DE645805C - Elektrolytischer Wasserzersetzer, insbesondere fuer Hochdruckbetrieb - Google Patents

Description

• Elektrolytischer Wasserzersetzer, insbesondere für Hochdruckbetrieb Für elektrolytische Wasserzersetzer für Hochdruckbetrieb ist es bekannt, bipolar geschaltete Elektroden, die aus gleich hohen Hohlzylindern mit nach innen zu immer kleiner werdendem Durchmesser bestehen, konzentrisch anzuordnen. Bei .dieser Ausführung treten aber bei den Elektroden bezüglich der notwendigen Abdichtung und Isolation bzw. gegenseitigen Befestigung und genauen Zentrierung Schwierigkeiten auf. So müssen bei einer bekannten Ausführung als unterer und oberer Abschluß des eigentlichen Zellenkörpers Platten aus isolierendem und gegen den Elektrolyten beständigem Material verwendet werden, auf denen die Elektroden aufsitzen bzw. durch die sie mit ihren Gasabführungsleitungen durchgeführt sind. Für diese oder ähnliche Ausführungen von Wasserzersetzern mit konzentrisch angeordneten Elektroden müssen Baustoffe verwendet werden, die der verhältnismäßig hohen Belastung durch das Gewicht der Elektroden und Diaphragmen standhalten, dabei aber den elektrischen Strom so wenig wie möglich leiten. Diese Baustoffe sind aber durchweg den Anforderungen auf die Dauer nicht gewachsen, weil sie gegen den meist alkalischen Elektrolyten nicht beständig genug sind.
• Die Erfindung bezieht sich auf eine verhältnismäßig einfache aber betriebssichere und durch die weitgehendste Verwendung von Metall, vorzugsweise Eisen, für die Bauteile besonders widerstandsfähige Ausführung eines elektrolytischen Wasserzersetzers konzentrischer Bauart. Gemäß der Erfindung geben die Elektroden an einem oder beiden Rändern in stärkere Halteringe über, die die Form von Hohlkegelstümpfen aufweisen, und die unter Zwischenlegung von elektrisch isolierendem Dichtungsmaterial übereinandergeschoben werden. Die beiderseitigen Auflageflächen dieser Halteringe sind als Kegelstumpfflächen von möglichst gleicher Höhe und Neigung ausgebildet. Durch deren Zusammenfügen entstehen von selbst die oberen und unteren Abschlüsse des eigentlichen Zellenkörpers, und es wird weiterhin der Vorteil erreicht, daß damit besonders wenig Raum beansprucht wird. Ferner besteht die Möglichkeit, die Neigung der Mantelflächen der Halteringe so zu bemessen, daß beim Übereinanderschieben Selbsthemmung eintritt. Die Verwendung dünner Dichtungs-und Isolierzwischenlagen wird dadurch vorteilhafterweise begünstigt.
• Für den Fall, daß an beiden Rändern jeder Elektrode je ein Haltering befestigt ist, ist es erforderlich, den an dem einen Rand jeder Elektrode angebrachten Haltering nach innen und den am anderen Rand der Elektrode angeordneten Haltering nach außen geneigt auszubilden. Aus Sicherheitsgründen ist es im allgemeinen angebracht, an den äußersten Haltering eine zusätzliche Anpreß- und Haltevorrichtung angreifen zu lassen, die gewünschtenfalls als eine Stromzuführung dienen kann, während ein zentraler Führungskörper für die Halte-, ringe und die üblicherweise zwischen ihnen angeordneten Diaphragmen als andere Stromzuführung dienen kann.
• Um etwaige Formveränderungen der Elektroden beim Zusammenbau des neuen elektrolytischen Wasserzersetzersweitgehend zu vermeiden, empfiehlt es sich, die Ränder der Elektroden, die mit den Halteringen fest verbunden sein sollen, nach Art eines Dehnungsstückes auszubilden.
• Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt unter Weglassung der zum Verständnis nicht notwendigen Teile veranschaulicht. Durch den Deckel i eines Hochdruckelektrolyseurs ist unter Zwischenlage von elektrisch isolierendem Material 2 ein Rohr 3 hindurchgeführt, an dem ein Hohlzylinder 4 befestigt ist. In dem Beispiel ist sowohl das untere Ende des Hohlzylinders 4 als auch das obere Ende 5' schräg nach Art eines Kegelstumpfes ausgebildet. Das untere Ende 5 ist in Richtung auf die Zylinderachse zu und das obere Ende 5' in Richtung von der Zylinderachse weg schräg ausgebildet.
• An beiden Enden der Elektroden sind kegelstumpfförmige Ringe 7 und 8 angeordnet, die mit den Elektroden, z. B. durch Schweißung, verbunden sind. Als Elektroden können beispielsweise wellblechförmige Zylinder aus Eisenblech benutzt werden. Die auf der Zeichnung nicht sichtbare Wellung der Elektrodenbleche 6 liegt so, daß parallel zur Achse des Zylinders. verlaufende Aussparungen in den Elektroden vorhanden sind. Zweckmäßig werden die Ringe 7 und 8 mit den zugehörigen Elektroden vorher durch Schweißung verbunden. Darauf wird zunächst die innere Elektrode 6 von unten her auf den als Führungskörper dienenden Hohlzylinder .I aufgeschoben, was durch die dargestellte Formgebung der Ringe erleichtert wird. `Wesentlich ist, daß wegen der Schrägstellung der Ringebenen sowohl am unteren Ende 5, als auch am oberen Ende 6 des Führungskörpers .I ein dichter Abschluß erzielt wird. Dieser kann noch dadurch erhöht werden, daß die Neigung der Kegelstumpfflächen -der Ringe unter Berücksichtigung der Baustoffe für die Ringe und den Zylinder so bemessen ist, daß beim Aufschieben der Ringe Selbsthemmung eintritt. Um bei diesem Aufschieben der Ringe eine Formveränderung der Elektroden 6 zu verhindern, sind deren Enden g nach Art eines Dehnungsstückes, z. B. gewellt, ausgebildet. Hat man die zu der inneren Elektrode 6 gehörigen Ringe ; und 8 fest auf die dafür vorgesehenen Auflageflächen 5 und 5' des Führungskörpers 4. aufgetrieben, so wird gegelienenfalls unter Zwischenlage von Dichtungsstoff ein Drahtnetz oder ein fein gelochtes dünnes Blech io, darauf das z. B. aus Asbesttuch oder -pappe bestehende Diaphragma und schließlich wiederum ein Drahtnetz oder ein fein gelochtes dünnes Blech 12 über die Ringe 7 und 8 sowie die innere Elektrode geschoben. Die Drahtnetze oder gelochten Bleche sichern dabei die Lage des Diaphragmas. Auf das äußere Drahtnetz wird darauf in entsprechender Weise wieder eine Elektrode 6 mit daran beiderseits befestigten kegelstumpfförmigen Ringen 7 und 8 aufgeschoben. Durch die auftretende Keilwirkung wird ein dichter Abschluß zwischen dem inneren und dem nächstfolgenden Ring und damit eine flüssigkeits-und gasdichte Abschließung der zwischen den Elektroden und dem Diaphragma liegenden Räume geschaffen. Anschließend werden abwechselnd Drahtnetze mit Diaphragmen und Elektroden mit den beiderseitig an ihnen befestigten Ringen in der beschriebenen Weise aufgeschoben. Auf die äußeren Ringe 7' und 8' wird schließlich ein als Abschluß dienender Hohlzylinder 13 aufgedrückt. An Stelle des Zylinders 13 kann gewünschtenfalls auch eine äußere Elektrode als Abschluß dienen. Als zusätzliche Anpreß- und Haltevorrichtung sind in dein Beispiel noch an der Unterseite des Deckels i befestigte Schraubenspindeln 14. und Muttern 15 vorgesehen, auf welchen ein ringförmiges Preßstück 16 axial verschiebbar gelagert ist. Die abgeschrägte Fläche des Preßstückes 16 liegt an dem schrägen oberen Ende des Zylinders 13 an. Werden die Muttern 15 festgedrückt, so drücken sie das Preßstück nach oben, wodurch die oberen Ringe 8 in radialer Richtung zusammengedrückt und in dieser Lage gesichert werden.
• Gewünschtenfalls kann man auch noch in entsprechender Weise eine zusätzliche Anpreß- und Haltevorrichtung für die unteren Ringe 7 vorsehen, die am unteren Ende des Zylinders 13 oder aber an der Stirnseite der Ringe angreift Die Anpreßvorrichtung 14, 15, 16 kann zugleich noch als Stromzuführung dienen, wenn man den Zylinder 13 und die Ringe 7, 7' und 8, 8' aus Metall herstellt. Als zweite Stromzufiihrung kann das Rohr 3 mit dem Zylinder 4. benutzt werden.
• Die letztgenannten beiden Teile können gleichzeitig auch noch zur Zuführung des Elektrolyten zu den Elektrodenräumen verwendet werden, wenn man in dem Zylinderunterteil 5 entsprechende Kanäle anordnet, wie sie bei 17 angedeutet sind, und irgendwelche Verbindungsöffnungen oder -rohre zwischen den einzelnen Elektrodenräumen und diesen Kanälen vorsieht. Die weiterhin noch angedeuteten Kanäle 18 und i9, die den oberen Teil 5' des Zylinders 4 durchsetzen, dienen zur getrennten Abführung der elektrolytisch entwickelten Gase. Der eine Kanal steht infolgedessen mit allen Anodenräumen und der andere mit allen Kathodenräumen in nicht dargestellter Weise in Verbindung..
• Die beschriebene Ausführungsform bietet den Vorteil eines bequemen Aufbaues und erforderlichenfalls auch eines verhältnismäßig leichten Auseinandernehmens eines elektrolytischen Wasserzersetzers der beschriebenen Art, insbesondere für Hochdruckbetrieb.
• Falls gewünscht, kann man zwischen jedem Ring und jedem Diaphragma noch elastisches Isoliermaterial, z. B. entsprechend schräg ausgebildete Gummiringe, einlegen zur Erzielung eines besonders dichten Abschlusses.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrolytischer Wasserzersetzer, insbesondere für Hochdruckbetrieb, mit aus konzentrisch angeordneten Hohlzylindern gleicher Höhe, aber nach innen zu immer kleiner werdenden Durchmessern bestehenden Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder beide Ränder der Elektroden in stärkere Halteringe übergehen, die die Farm von Hohlkegelstümpfen haben und die unter Zwischenlage von elektrisch isolierendem Dichtungsmaterial übereinandergeschoben sind.
2. 2. Wasserzersetzer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiderseitigen Auflageflächen der Halteringe als Kegelstumpfmäntel von gleicher Höhe und Neigung ausgebildet sind.
3. 3. Wasserzersetzer nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Mantelflächen der Ringe so bemessen ist, daß beim Übereinanderschieben der Ringe Selbsthemmung eintritt.
4. 4. Wasserzersetzer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der an dem einen Rand jeder Elektrode angeordnete Haltering nach. innen und der am anderen Rand der Elektrode angeordnete Haltering nach außen geneigt ist.
5. 5. Wasserzersetzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, .daß die Halteringe an beiden Rändern jeder Elektrode befestigt sind.
6. 6. Wasserzersetzer nach Anspruch .i oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß an dem äußersten Ring eine zusätzliche Anpreß- und Haltevorrichtung angreift.
7. 7. Wasserzersetzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentraler Führungskörper als eine und die Halterind Anpreßvorrichtung als andere Stromzuführung dienen. B. Wasserzersetzer nach Anspruch i oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Elektroden eine einem Dehnungsstück ähnliche Ausbildung haben.